矩形扩大基础_详细.docx

矩形扩大基础扩大基础详细计算书

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1 计算资料
1.1 编制依据
《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）
《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）
1.2 结构信息
1.2.1 几何尺寸

扩大基础结构图
1.2.2 材料参数
基础底面埋置深度h(m)
4.5
基础底面积A(m2)
60
横桥向面积抵抗矩Wx(m3)
60
顺桥向面积抵抗矩Wy(m3)
100
基础材料类型
C20
基础材料容重γ(kN/m3)
25
1.3 荷载信息
集中荷载汇总表
荷载名称
荷载类型
荷载位置(m)
集中力(kN)
集中矩(kN∙m)
箱梁重
结构重力
X
0
HX
0
MX
720
Y
0
HY
0
MY
0
Z
0
P
-900
MZ
0
二期恒载
结构重力
X
0
HX
0
MX
480
Y
0
HY
0
MY
0
Z
0
P
-600
MZ
0
满布汽车
汽车
X
0
HX
0
MX
320
Y
0
HY
0
MY
0
Z
0
P
-400
MZ
0
汽车制动-向前行
汽车制动
X
0
HX
0
MX
0
Y
0
HY
55
MY
0
Z
0
P
0
MZ
0
汽车制动-向后行
汽车制动
X
0
HX
0
MX
0
Y
0
HY
-55
MY
0
Z
0
P
0
MZ
0
支座-向前行
支座摩阻
X
0
HX
0
MX
-960
Y
0
HY
120
MY
0
Z
0
P
0
MZ
0
支座-向后行
支座摩阻
X
0
HX
0
MX
960
Y
0
HY
-120
MY
0
Z
0
P
0
MZ
0
左风
风荷载
X
0
HX
20
MX
0
Y
0
HY
0
MY
160
Z
0
P
0
MZ
0
右风
风荷载
X
0
HX
-20
MX
0
Y
0
HY
0
MY
-160
Z
0
P
0
MZ
0
船撞
船只撞击
X
0
HX
200
MX
0
Y
0
HY
500
MY
0
Z
3
P
0
MZ
0
施工荷载
施工荷载
X
0
HX
0
MX
400
Y
0
HY
0
MY
0
Z
0
P
-2000
MZ
0
基础自重
结构重力
X
0
HX
0
MX
253.1
Y
0
HY
0
MY
0
Z
63
P
-2512.5
MZ
0
水浮力(设计水位)
浮力
X
0
HX
0
MX
0
Y
0
HY
0
MY
0
Z
63
P
1605
MZ
0
水浮力(常水位)
浮力
X
0
HX
0
MX
0
Y
0
HY
0
MY
0
Z
63
P
1425
MZ
0
水浮力(低水位)
浮力
X
0
HX
0
MX
0
Y
0
HY
0
MY
0
Z
63
P
1245
MZ
0
襟边土重(计浮力设计水位)
结构重力
X
0
HX
0
MX
-282
Y
0
HY
0
MY
0
Z
63
P
-1092
MZ
0
襟边土重(计浮力常水位)
结构重力
X
0
HX
0
MX
-282
Y
0
HY
0
MY
0
Z
63
P
-1092
MZ
0
襟边土重(不计浮力设计水位)
结构重力
X
0
HX
0
MX
-1039.5
Y
0
HY
0
MY
0
Z
63
P
-4662
MZ
0
襟边土重(天然)
结构重力
X
0
HX
0
MX
-494.3
Y
0
HY
0
MY
0
Z
63
P
-1923
MZ
0

1.4 地质信息

土层工程地质物理力学参数表
土层
名称
层顶
标高(m)
fa0
(kPa)
天然重度
(kN/m3)
饱和重度
(kN/m3)
压缩模量
(MPa)
基底摩擦
系数
填土
68
0
18
20
5
0
粉质砂土
66
200
19
21
[0.4,4] [0.2,5] [0.1,9]
0.25
粉质粘土
61
180
19.5
21
10
0
砂土
55
0
20
21.5
6
0

1.5 水文信息
设计水位标高(m)：75
常水位标高(m)：72
低水位标高(m)：69
水浮力合力点位置X(m)：0
水浮力合力点位置Y(m)：0
墩台截面的平均面积(m2)：6
基底透水时验算地基应力是否计入水浮力：否
一般冲刷线标高(m)：67.5

2 外载效应
基底中心单项荷载内力表
荷载类型
N(kN)
QX(kN)
QY(kN)
MX(kN∙m)
MY(kN∙m)
箱梁重
-900
0
0
720
0
二期恒载
-600
0
0
480
0
满布汽车
-400
0
0
320
0
汽车制动-向前行
0
0
55
3465
0
汽车制动-向后行
0
0
-55
-3465
0
支座-向前行
0
0
120
6600
0
支座-向后行
0
0
-120
-6600
0
左风
0
20
0
0
-1100
右风
0
-20
0
0
1100
船撞
0
200
500
3e4
-1.2e4
施工荷载
-2000
0
0
400
0
基础自重
-2512.5
0
0
253.1
0
水浮力(设计水位)
1605
0
0
0
0
水浮力(常水位)
1425
0
0
0
0
水浮力(低水位)
1245
0
0
0
0
襟边土重(计浮力设计水位)
-1092
0
0
-282
0
襟边土重(计浮力常水位)
-1092
0
0
-282
0
襟边土重(不计浮力设计水位)
-4662
0
0
-1039.5
0
襟边土重(天然)
-1923
0
0
-494.3
0

3 基底合力偏心距验算
3.1 组合内力
组合原则：长期效应组合指公路基规4.2.5条中的永久作用标准值效应组合，短期效应组合指4.2.5条中作用标准值效应组合。
基底合力偏心距验算内力组合表
作用组合
最值工况
N(kN)
MX(kN∙m)
MY(kN∙m)
M(kN∙m)
长期效应
组合
Nmax
-8674.5
413.6
0
413.6
Nmin
-8674.5
413.6
0
413.6
MXmax
-8674.5
413.6
0
413.6
MXmin
-8674.5
413.6
0
413.6
MYmax
-8674.5
413.6
0
413.6
MYmin
-8674.5
413.6
0
413.6
短期效应
组合
Nmax
-8674.5
413.6
0
413.6
Nmin
-9194.5
829.6
0
829.6
MXmax
-9194.5
7429.6
0
7429.6
MXmin
-8674.5
-6186.4
0
6186.4
MYmax
-8674.5
413.6
1100
1175.2
MYmin
-8674.5
413.6
-1100
1175.2
偶然效应
组合
Nmax
-8674.5
413.6
0
413.6
Nmin
-9194.5
829.6
0
829.6
MXmax
-9194.5
3.7e4
-1.2e4
3.9e4
MXmin
-8674.5
-6186.4
0
6186.4
MYmax
-8674.5
413.6
1100
1175.2
MYmin
-8674.5
3e4
-1.3e4
3.3e4
施工效应
组合
Nmax
-2000
400
0
400
Nmin
-2000
400
0
400
MXmax
-2000
400
0
400
MXmin
-2000
400
0
400
MYmax
-2000
400
0
400
MYmin
-2000
400
0
400

3.2 基底合力偏心距验算
基底合力偏心距验算表
作用组合
最值工况
偏心距e0(m)
基底最小
压应力pmin(kPa)
核心半径
ρ(m)
偏心距
容许值[e0](m)
是否满足
长期效应
组合
Nmax
4.8e-2
137.7
1
0.1
是
Nmin
4.8e-2
137.7
1
0.1
是
MXmax
4.8e-2
137.7
1
0.1
是
MXmin
4.8e-2
137.7
1
0.1
是
MYmax
4.8e-2
137.7
1
0.1
是
MYmin
4.8e-2
137.7
1
0.1
是
短期效应
组合
Nmax
4.8e-2
137.7
1
1
是
Nmin
9e-2
139.4
1
1
是
MXmax
0.8
29.4
1
1
是
MXmin
0.7
41.5
1
1
是
MYmax
0.1
126.7
1.1
1.1
是
MYmin
0.1
126.7
1.1
1.1
是
偶然效应
组合
Nmax
4.8e-2
137.7
1
1
是
Nmin
9e-2
139.4
1
1
是
MXmax
4.3
-590.6
0.9
0.9
否
MXmin
0.7
41.5
1
1
是
MYmax
0.1
126.7
1.1
1.1
是
MYmin
3.8
-493.3
0.9
0.9
否
施工效应
组合
Nmax
0.2
26.7
1
1
是
Nmin
0.2
26.7
1
1
是
MXmax
0.2
26.7
1
1
是
MXmin
0.2
26.7
1
1
是
MYmax
0.2
26.7
1
1
是
MYmin
0.2
26.7
1
1
是

4 基底应力验算
4.1 持力层修正地基承载力容许值计算
持力层修正地基承载力容许值计算表(一般地基)
地基承载力基本容许值[fa0](kPa)
200
持力层重度γ1(kN/m3)
11
基底以上土层加权平均重度γ2(kN/m3)
10.7
宽度修正系数k1
1
深度修正系数k2
2
基础底面最小边宽b(m)
6
基底埋置深度h(m)
4.5
修正地基承载力容许值[fa](kPa)
276

4.2 组合内力
组合原则：短期效应组合与偶然效应组合，按照公路基规第1.0.8条的要求取值；长期效应组合专用于公路基规第3.3.6条第1项第2款。
基底应力验算内力组合表
作用组合
最值工况
N(kN)
MX(kN∙m)
MY(kN∙m)
长期效应
组合
平均应力验算
-9074.5
——
——
Nmax
-8674.5
413.6
0
Nmin
-9074.5
733.6
0
MXmax
-9074.5
733.6
0
MXmin
-8674.5
413.6
0
MYmax
-9074.5
733.6
0
MYmin
-9074.5
733.6
0
短期效应
组合
平均应力验算
-9194.5
——
——
Nmax
-8674.5
413.6
0
Nmin
-9194.5
829.6
0
MXmax
-9194.5
7429.6
0
MXmin
-8674.5
-6186.4
0
MYmax
-9194.5
829.6
1100
MYmin
-9194.5
829.6
-1100
偶然效应
组合
平均应力验算
-9194.5
——
——
Nmax
-8674.5
413.6
0
Nmin
-9194.5
829.6
0
MXmax
-9194.5
3.7e4
-1.2e4
MXmin
-8674.5
-6186.4
0
MYmax
-9194.5
829.6
1100
MYmin
-9194.5
3.1e4
-1.3e4
施工效应
组合
平均应力验算
-2000
——
——
Nmax
-2000
400
0
Nmin
-2000
400
0
MXmax
-2000
400
0
MXmin
-2000
400
0
MYmax
-2000
400
0
MYmin
-2000
400
0

4.3 基底应力验算
基底应力验算表
作用组合
最值工况
外荷载
压应力p(kPa)
附加
压应力
p0(kPa)
基底最大
压应力pmax(kPa)
地基承载力
容许值γR[fa](kPa)
是否满足
长期效应
组合
平均应力验算
151.2
0
151.2
276
是
Nmax
151.5
0
151.5
276
是
Nmin
163.5
0
163.5
276
是
MXmax
163.5
0
163.5
276
是
MXmin
151.5
0
151.5
276
是
MYmax
163.5
0
163.5
276
是
MYmin
163.5
0
163.5
276
是
短期效应
组合
平均应力验算
153.2
0
153.2
276
是
Nmax
151.5
0
151.5
345
是
Nmin
167.1
0
167.1
345
是
MXmax
277.1
0
277.1
345
是
MXmin
247.7
0
247.7
345
是
MYmax
178.1
0
178.1
345
是
MYmin
178.1
0
178.1
345
是
偶然效应
组合
平均应力验算
153.2
0
153.2
276
是
Nmax
151.5
0
151.5
345
是
Nmin
167.1
0
167.1
345
是
MXmax
897.1
0
897.1
345
否
MXmin
247.7
0
247.7
345
是
MYmax
178.1
0
178.1
345
是
MYmin
798.1
0
798.1
345
否
施工效应
组合
平均应力验算
33.3
0
33.3
276
是
Nmax
40
0
40
345
是
Nmin
40
0
40
345
是
MXmax
40
0
40
345
是
MXmin
40
0
40
345
是
MYmax
40
0
40
345
是
MYmin
40
0
40
345
是

5 软弱下卧层地基应力验算
5.1 软弱下卧层修正地基承载力容许值计算
软弱下卧层修正地基承载力容许值计算表(软土地基)
地基承载力基本容许值[fa0](kPa)
180
下卧层顶面以上土层加权平均重度γ2(kN/m3)
20.8
下卧层顶面埋置深度h(m)
6.5
修正地基承载力容许值[fa](kPa)
315

5.2 软弱下卧层地基应力验算
软弱下卧层地基应力验算公共参数表
基底埋置深度h(m)
4.5
基底至下卧层顶面距离z(m)
2
(h+z)内土层换算重度γ1(kN/m3)
20.8
h内土层换算重度γ2(kN/m3)
10.7
土中附加压应力系数α
0.901

软弱下卧层地基应力验算表
作用组合
长期效应组合
短期效应组合
基底平均压应力pave(kPa)
151.2
153.2
基底最大压应力pmax(kPa)
163.5
277.1
相应的基底最小压应力pmin(kPa)
139
29.4
基底压应力取值p(kPa)
157.4
215.2
下卧层压应力pz(kPa)
233.6
285.7
地基承载力容许值γR[fa](kPa)
315
393.8
是否满足
是
是

软弱下卧层地基应力验算表
作用组合
偶然效应组合
基底平均压应力pave(kPa)
153.2
基底最大压应力pmax(kPa)
897.1
相应的基底最小压应力pmin(kPa)
-590.6
基底压应力取值p(kPa)
525.2
下卧层压应力pz(kPa)
565.1
地基承载力容许值γR[fa](kPa)
393.8
是否满足
否

软弱下卧层地基应力验算表
作用组合
施工效应组合
基底平均压应力pave(kPa)
33.3
基底最大压应力pmax(kPa)
40
相应的基底最小压应力pmin(kPa)
26.7
基底压应力取值p(kPa)
36.7
下卧层压应力pz(kPa)
124.8
地基承载力容许值γR[fa](kPa)
393.8
是否满足
是

6 抗冻拔稳定性验算
季节性冻土抗冻拔稳定性验算表
作用在基础上的结构自重Fk(kN)
-1500
基础自重与襟边上土重Gk(kN)
-4435.5
基础侧面与融化层摩阻力标准值qsk(kPa)
30
融化层中基础侧面面积As(m2)
89
基础周边融化层摩阻力标准值Qsk(kN)
-2670
设计冻深zd(m)
2
季节性冻土切向冻胀力标准值τsk(kPa)
80
季节性冻土层中基础和墩身平均周长u(m)
20
对基础的切向冻胀力标准值Tk(kN)
3200
冻胀力修正系数k
1.1
Fk+Gk+Qsk(kN)
8605.5
kTk(kN)
3520
是否满足
是

7 抗倾覆稳定性验算
7.1 组合内力
组合原则：按公路基规4.4.3条的要求取值。
抗倾覆稳定性验算内力组合表
作用组合
最值工况
N(kN)
MX(kN∙m)
MY(kN∙m)
M(kN∙m)
长期效应
组合
Nmax
-5104.5
1171.1
0
1171.1
Nmin
-5504.5
1491.1
0
1491.1
MXmax
-5504.5
1491.1
0
1491.1
MXmin
-5104.5
1171.1
0
1171.1
MYmax
-5104.5
1171.1
0
1171.1
MYmin
-5104.5
1171.1
0
1171.1
短期效应
组合
Nmax
-3499.5
1171.1
0
1171.1
Nmin
-5624.5
1587.1
0
1587.1
MXmax
-4019.5
8187.1
0
8187.1
MXmin
-3499.5
-5428.9
0
5428.9
MYmax
-3499.5
1171.1
1100
1606.7
MYmin
-3499.5
1171.1
-1100
1606.7
偶然效应
组合
Nmax
-3499.5
1171.1
0
1171.1
Nmin
-5624.5
1587.1
0
1587.1
MXmax
-4019.5
3.8e4
-1.2e4
4e4
MXmin
-3499.5
-5428.9
0
5428.9
MYmax
-3499.5
1171.1
1100
1606.7
MYmin
-3499.5
3.1e4
-1.3e4
3.4e4
施工效应
组合
Nmax
-2000
400
0
400
Nmin
-2000
400
0
400
MXmax
-2000
400
0
400
MXmin
-2000
400
0
400
MYmax
-2000
400
0
400
MYmin
-2000
400
0
400

7.2 抗倾覆稳定性验算
抗倾覆稳定性验算表
作用组合
最值工况
偏心距
e0(m)
倾覆轴
s(m)
抗倾覆稳定性系数k0
容许值[k0]
是否满足
长期效应
组合
Nmax
0.2
3
13.08
1.5
是
Nmin
0.3
3
11.07
1.5
是
MXmax
0.3
3
11.07
1.5
是
MXmin
0.2
3
13.08
1.5
是
MYmax
0.2
3
13.08
1.5
是
MYmin
0.2
3
13.08
1.5
是
短期效应
组合
Nmax
0.3
3
8.96
1.3
是
Nmin
0.3
3
10.63
1.3
是
MXmax
2
3
1.47
1.3
是
MXmin
1.6
3
1.93
1.3
是
MYmax
0.5
4.1
8.96
1.3
是
MYmin
0.5
4.1
8.96
1.3
是
偶然效应
组合
Nmax
0.3
3
8.96
1.3
是
Nmin
0.3
3
10.63
1.3
是
MXmax
10
3.1
0.32
1.3
否
MXmin
1.6
3
1.93
1.3
是
MYmax
0.5
4.1
8.96
1.3
是
MYmin
9.7
3.3
0.34
1.3
否
施工效应
组合
Nmax
0.2
3
15
1.2
是
Nmin
0.2
3
15
1.2
是
MXmax
0.2
3
15
1.2
是
MXmin
0.2
3
15
1.2
是
MYmax
0.2
3
15
1.2
是
MYmin
0.2
3
15
1.2
是

8 抗滑动稳定性验算
组合原则：按公路基规4.4.3条的要求取值。
抗滑动稳定性验算表
μ=0.25
作用组合
最值
工况
滑动
水平力
Hia(kN)
抗滑稳定
水平力
HiP(kN)
抗滑稳定
摩阻力
μPi(kN)
抗滑动
稳定性系数
kc
容许值
[kc]
是否
满足
长期效应
组合
Nmax
0
0
1276.1
1000
1.3
是
Nmin
0
0
1376.1
1000
1.3
是
HXmax
0
0
1276.1
1000
1.3
是
HXmin
0
0
1276.1
1000
1.3
是
HYmax
0
0
1276.1
1000
1.3
是
HYmin
0
0
1276.1
1000
1.3
是
短期效应
组合
Nmax
0
0
874.9
1000
1.2
是
Nmin
0
0
1406.1
1000
1.2
是
HXmax
20
0
874.9
43.74
1.2
是
HXmin
-20
0
874.9
43.74
1.2
是
HYmax
120
0
874.9
7.29
1.2
是
HYmin
-120
0
874.9
7.29
1.2
是
偶然效应
组合
Nmax
0
0
874.9
1000
1.2
是
Nmin
0
0
1406.1
1000
1.2
是
HXmax
500
0
874.9
1.75
1.2
是
HXmin
-20
0
874.9
43.74
1.2
是
HYmax
620
0
874.9
1.41
1.2
是
HYmin
-120
0
874.9
7.29
1.2
是
施工效应
组合
Nmax
0
0
500
1000
1.2
是
Nmin
0
0
500
1000
1.2
是
HXmax
0
0
500
1000
1.2
是
HXmin
0
0
500
1000
1.2
是
HYmax
0
0
500
1000
1.2
是
HYmin
0
0
500
1000
1.2
是

9 基础沉降计算
9.1 作用长期效应组合基底压应力计算
组合原则：按公路基规4.3.2条的要求取值。
作用长期效应组合基底压应力表
最值工况
N(kN)
MX(kN∙m)
MY(kN∙m)
前侧压应力p前'(kPa)
后侧压应力p后'(kPa)
Nmax
-3679.5
1171.1
0
41.8
80.8
Nmin
-5264.5
1299.1
0
66.1
109.4
MXmax
-5264.5
1299.1
0
66.1
109.4
MXmin
-5104.5
1171.1
0
65.6
104.6
MYmax
-5264.5
1299.1
0
66.1
109.4
MYmin
-5264.5
1299.1
0
66.1
109.4

9.2 基底压应力取值计算
基底压应力取值计算表
最值工况
前侧压应力
p前' (kPa)
后侧压应力
p后' (kPa)
前侧附加
压应力p0前(kPa)
后侧附加
压应力p0后(kPa)
前侧
压应力合计
p前(kPa)
后侧
压应力合计
p后(kPa)
Nmax
41.8
80.8
0
0
41.8
80.8
Nmin
66.1
109.4
0
0
66.1
109.4
MXmax
66.1
109.4
0
0
66.1
109.4
MXmin
65.6
104.6
0
0
65.6
104.6
MYmax
66.1
109.4
0
0
66.1
109.4
MYmin
66.1
109.4
0
0
66.1
109.4
最大沉降量工况基底平均压应力pave(kPa)
87.7
最大沉降量工况基底最大压应力pmax(kPa)
109.4
最大沉降量工况基底最小压应力pmin(kPa)
66.1

9.3 基础最终沉降量计算
基础最终沉降量计算表
γ=10.7(kN/m3)，h=4.5(m)
土层名称
基底至该层土底面距离zi(m)
平均附加压应力
系数αi
基底
压应力
p(kPa)
基底附加压应力
p0(kPa)
压缩模量Esi(MPa)
沉降量∆si(mm)
粉质砂土
2
0.971
98.6
50.6
5.6
17.4
粉质粘土
6
0.768
98.6
50.6
10
13.5
粉质粘土
8
0.67
87.7
39.7
10
3
砂土
10.6
0.568
87.7
39.7
6
4.4
砂土
11.4
0.541
87.7
39.7
6
1
分层总和法计算的地基沉降量s0=i=1n∆si(mm)
39.2
压缩模量的当量值Es(MPa)
7.5
沉降计算经验系数ψs
0.68
地基最终沉降量s(mm)
26.7

9.4 计算深度验算
计算深度验算表
计算深度zn(m)
11.4
计算深度底面向上取土厚度∆z(m)
0.8
∆z土层的沉降量∆sn(mm)
1
0.025i=1n∆si(mm)
1
是否满足
是